CN110684192B - 一种用于芳纶1414连续聚合的对苯二胺溶解系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于芳纶1414连续聚合的对苯二胺溶解系统及方法，属于人造纤维生产设备技术领域。通过对苯二胺储罐、溶剂储罐、静态混合器、混合罐、保温装置及氮封装置等设置，首先，在静态混合器中，将精馏后处于熔融态的对苯二胺与特定压力的溶剂预混合，产生细小微粒的预混料；其次，在混合罐中，将对苯二胺与溶剂再混合，促使对苯二胺在混合罐内快速溶解，形成浓度大于5%的对苯二胺溶液，同时有效避免对苯二胺被氧化，并保证聚合物质量和制备效率；本系统结构简单、方便及实用。

Description

一种用于芳纶1414连续聚合的对苯二胺溶解系统及方法

技术领域

本发明涉及一种溶解系统及方法，尤其涉及一种用于芳纶1414连续聚合的对苯二胺溶解系统及方法，属于人造纤维生产设备技术领域。

背景技术

芳纶1414，又称为聚对苯二甲酰对苯二胺聚合物（PPTA），是一种采用低温溶液缩聚反应合成的高分子聚合物。美国杜邦公司于1965年利用PPTA/H₂SO₄溶液的液晶行为，以干喷湿纺法获得了高性能聚对苯二甲酰对苯二胺纤维。该纤维具有高耐热性、高抗拉强度、高绝缘性、耐化学腐蚀性、高压缩性及高抗弯强度，且热收缩和蠕变性能稳定，被作为特种纤维和复合材料，其在航天、航空、交通、通讯等领域均得以应用，具体用于防弹成品、土木工程、复合材料、传送带及摩擦密封材料等。

制备聚对苯二甲酰对苯二胺的聚合反应如下所示：

目前，芳纶1414的制备技术是采用低温缩聚工艺，即将参加聚合反应的单体对苯二胺（PPDA）溶解于有机溶剂中，与对苯二甲酰氯（TPC）发生缩聚反应，有机溶剂作为反应的介质，两种反应单体在该溶剂体系中反应生成高分子聚合物并在溶剂中不断析出。其中，在此过程中的一个技术难点是：如何将单体对苯二胺溶解于有机溶剂中。

对苯二胺在常温下，为块状晶体，表面坚硬，质地紧密，与空气接触极易被氧化，且易吸收空气中的水分；对苯二胺在有机溶剂中的溶解度极小，且溶解速度慢。在现有常规的对苯二胺溶解于有机溶剂的方法中，存在如下问题：

一、直接将对苯二胺晶体直接加入至有机溶剂中并通过搅拌溶解，但其很难将对苯二胺完全溶解，并达到所需的浓度（大于5%）；

二、若将对苯二胺晶体破碎为粉末，再进行加料溶解，但这使得对苯二胺粉末的氧化速度更快、吸水更快，严重影响芳纶1414产品质量，比如：氧化后的对苯二胺颜色为黑色，是一种着色剂，极微量的对苯二胺被氧化都会造成芳纶聚合物颜色灰暗，用这种聚合物制备的芳纶纤维颜色也非常差，在很多领域不能使用；又比如：芳纶聚合体系对水分要求非常高，水分子能够使高分子聚合物失去活性，聚合物分子量低，达不到纺丝要求，通常需聚合系统内水分控制在50PPM以下，故直接采用晶体或粉体加料在控制水分上非常难，且需要采用极复杂的密封加料系统；

三、将对苯二胺晶体破碎为粉末，在加料过程中还会严重污染环境；

四、由于对苯二胺在常温下为晶体，熔点为141℃，将熔融态的对苯二胺加入至溶剂中进行溶解，理论上能够加快溶解速度，但是在实施上难度极大。首先，熔融态的对苯二胺氧化速率会急剧增加，微量空气就可以破坏整个溶解系统，导致对苯二胺被氧化，溶液颜色发生异常；其次，熔融态的对苯二胺在加入至只有溶剂的储罐或者反应罐中时，与温度较低的溶剂接触，甚至在空中时，熔融态对苯二胺都会冷却凝固，变为固态苯二胺，最终而无法有效与溶剂进行混合溶解，且若溶解系统提高温度，有机溶剂在高温下易出现蒸发、分解及燃烧等风险。

于2016年04月18日公开了一种公开号为CN105688706A，名称为“一种对苯二胺的连续溶解装置及方法”的专利文献，其中，公开了：属高分子合成技术领域，涉及一种对苯二胺的连续溶解装置及方法，特别涉及一种对位芳纶纤维用树脂连续聚合过程中单体对苯二胺的连续溶解装置及方法，即以PPD连续溶解来代替常用的间歇式溶解，从而使PPTA聚合的所有过程都是连续操作，进而不仅保证了树脂分子量的稳定性，而且实现了树脂色泽的一致性。但是在技术方案中，涉及的对苯二胺原料为粉料，这并不能有效保证对苯二胺的有效溶解。

发明内容

本发明旨在解决现有的对苯二胺溶解系统中，存在对苯二胺溶解时间长、对苯二胺易被氧化、有机溶剂温度过高导致蒸发严重等问题，而提出了一种用于芳纶1414连续聚合的对苯二胺溶解系统及方法。在本技术方案中，通过对苯二胺储罐、溶剂储罐、静态混合器、混合罐、保温装置及氮封装置等设置，首先，将精馏后处于熔融态的对苯二胺与一定压力的有机溶剂预混合（在静态混合器中，熔融态PPDA与较低温度溶剂混合发生冷却凝固，产生细小微粒，并防止产生大块状的凝固体）；其次，对苯二胺（细小颗粒状）与有机溶剂再混合（在混合罐中，对苯二胺与有机溶剂比表面积大，溶解更彻底），使对苯二胺在混合罐内快速溶解，形成浓度大于5%的对苯二胺溶液，同时有效避免对苯二胺被氧化，并保证聚合物质量和制备效率；本系统结构简单、方便且实用。

为了实现上述技术目的，提出如下的技术方案：

一种用于芳纶1414连续聚合的对苯二胺溶解系统，包括用于储存精馏后处于熔融态的对苯二胺的对苯二胺储罐、用于储存有机溶剂的溶剂储罐、将对苯二胺与有机溶剂预混合的静态混合器、将对苯二胺与有机溶剂再混合的混合罐、用于对对苯二胺进行保温的保温装置以及用于防止氧气和水分与对苯二胺接触而密封的氮封装置，

对苯二胺储罐通过对苯二胺输送管与静态混合器连接，溶剂储罐通过溶剂输送管与静态混合器连接，静态混合器通过混料输送管与混合罐连接；

保温装置与对苯二胺储罐、对苯二胺输送管、静态混合器及混料输送管连接，完成对对苯二胺的保温工作，使对苯二胺处于熔融态，最终而溶解完全；保温装置为现有成熟技术中的保温装置；

氮封装置与对苯二胺储罐、溶剂储罐及混合罐连接，利用氮气对对苯二胺进行氮封，而防止对苯二胺与氧气和水分接触。

优选的，所述氮封装置包括氮气罐和废气罐，氮气罐和废气罐均与对苯二胺储罐连接，氮气罐、废气罐及对苯二胺储罐三者之间形成对对苯二胺氮封的氮气通路；

氮气罐和废气罐均与溶剂储罐连接，氮气罐、废气罐及溶剂储罐三者之间形成对有机溶剂氮封的氮气通路，进而防止有机溶剂带入氧气和水分进入静态混合器中后，对对苯二胺产生影响，即间接的对对苯二胺进行密封；

氮气罐和废气罐均与混合罐连接，氮气罐、废气罐及混合罐三者之间形成对混料氮封的氮气通路，即间接的对对苯二胺进行密封，防止对苯二胺与氧气及水分接触，并有效提高对苯二胺溶解效率和质量，为芳纶1414连续聚合提供稳定、高质量的中间原料。

优选的，所述对苯二胺储罐上的氮气进口与保温装置连接，对苯二胺储罐上的废气出口与保温装置连接，有效防止氮气进口和废气出口由于熔融态对苯二胺挥发后凝固的晶体堵塞输送管。

优选的，所述静态混合器上部设有对苯二胺进口，中部设有溶剂进口，下部设有预混料出口，内部设有用于预混合的混合腔；对苯二胺进口设置在混合腔上方，预混料出口设置在混合腔下方，预混料出口与混料输送管连接；

静态混合器中还设有与溶剂进口连通的有机溶剂暂存腔，有机溶剂暂存腔一端与溶剂进口连通，另一端设有喷嘴，喷嘴与混合腔连通，溶剂进口、有机溶剂暂存腔及喷嘴三者之间形成有机溶剂流通通道。

优选的，所述混合罐中设有搅拌机构，搅拌机构为现有成熟技术中的搅拌机构。

优选的，所述混合罐通过出料管与下一工序连接。

优选的，所述出料管上连接有循环管，循环管一端与出料管连接，另一端与混合罐连接，混合罐、出料管与循环管三者之间形成物料循环通路。

在对苯二胺输送管、溶剂输送管、出料管、与氮气罐连接的输送管和与废气罐连接的输送管上，根据实际需求可设置输送泵、各类阀门和计量控制机构等。

一种用于芳纶1414连续聚合的对苯二胺溶解系统方法，具体包括如下步骤：

A．将精馏后处于熔融态的对苯二胺保存于对苯二胺储罐中，将有机溶剂保存于溶剂储罐中，并向对苯二胺储罐、溶剂储罐和混合罐中通入氮气，进行氮封保护，防止对苯二胺及有机溶剂与氧气和水分接触，进而提高原料质量；

对苯二胺储罐、对苯二胺储罐上的氮气进口及对苯二胺储罐上的废气出口中温度均150～180℃，控制在微正压为5～25KPa；溶剂储罐中温度为40～80℃，控制在微正压为5～25KPa；

B．经对苯二胺输送管将熔融态的对苯二胺输送至静态混合器中，经溶剂输送管将有机溶剂输送至静态混合器中；在静态混合器中，熔融态的对苯二胺与有机溶剂接触，形成细小、均匀的颗粒状预混料，比表面积越大，促进对苯二胺与有机溶剂在混合罐中越容易溶解，即为下一工序的混合罐中充分溶解做准备工作；其中，熔融态的对苯二胺进料流量不超过有机溶剂进料流量的二分之一，且有机溶剂以压力大于0.4 MPa进入静态混合器中；

优选熔融态的对苯二胺以流量500～3000 kg/h被输送至静态混合器中，有机溶剂以流量1000～6000 kg/h被输送至静态混合器中；压力越大，有机溶剂射速度越快，静态混合器中的混合效果越好，但为适应设备，以及及节约成本，优选有机溶剂以压力0.4～0.6MPa进入静态混合器中；

C．经混料输送管将通过步骤B中所得的预混料输送至混合罐中，其中，预混料进料流量为熔融态的对苯二胺进料流量与有机溶剂进料量之和；控制混合罐内温度为50～90℃、搅拌机构转速为350～500rpm及微正压为5～25KPa，溶解对苯二胺，得对苯二胺溶液，根据需求再将混料经出料管输送至下一工序；

优选预混料以流量1500～9000kg/h被输送至混合罐中。

优选的，向静态混合器中通入熔融态的对苯二胺之前，先按计量而向静态混合器中通入有机溶剂，并经混料输送管将有机溶剂输送至混合罐中，直至有机溶剂覆盖混合罐底部和混合罐内搅拌机构。有机溶剂覆盖搅拌机构后，才能启用搅拌机构搅拌，这样不仅能使搅拌机构将物料进行搅拌，而且也能防止搅拌机构受损；此外，有机溶剂覆盖混合罐底部后，才能启用出料管道上的泵，否则，泵将会损坏。且按操作章程顺序而言，应该先覆盖混合罐底部后，混合罐中有一定液位，即可启用泵进行循环，再覆盖搅拌机构，启用搅拌机构对物料进行搅拌。

优选的，在混合罐中，得到浓度大于或等于5%的对苯二胺溶液，尤其是对苯二胺含量为5～10%的混合溶液。

优选的，所述有机溶剂包括NMP（N-甲基吡咯烷酮）、DMAC（N,N-二甲基乙酰胺）、HMPA（六甲基磷酰胺）或四甲基脲，以及包括助溶剂，助溶剂为CaCl₂（氯化钙）或LiCl（氯化锂）等。

采用本技术方案，带来的有益效果为：

1）在本发明中，通过对苯二胺储罐、溶剂储罐、静态混合器、混合罐、保温装置及氮封装置等设置，首先，将精馏后处于熔融态的对苯二胺与一定压力的溶剂预混合（在静态混合器中，熔融态PPDA与较低温度溶剂混合发生冷却凝固，产生细小微粒，并防止产生大块状的凝固体）；其次，对苯二胺（细小颗粒状）与溶剂再混合（在混合罐中，对苯二胺与溶剂比表面积大，溶解更彻底），使对苯二胺在混合罐内快速溶解，形成浓度大于5%的对苯二胺溶液，同时有效避免对苯二胺被氧化，并保证聚合物质量和制备效率；在本系统中，结构简单、方便及实用；

2）在本发明中，保温装置的设置，保证对苯二胺处于熔融状态，促进对苯二胺在静态混合器中预混合和混合罐中再混合，有效提高对苯二胺的溶解性，为芳纶1414连续聚合起辅助作用；

3）在本发明中，氮封装置的设置，利用氮气对对苯二胺储罐、溶剂储罐及混合罐进行密封，防止对苯二胺与氧气和水分接触，提高原料质量，最终提高芳纶1414生产工艺的稳定性、效率和质量。氮封装置包括氮气罐和废气罐，氮气罐提供氮封工序中氮气的来源，废气罐收集氮封工序中经氮气充入而排出的废气，氮气罐和废气罐的设置，保证氮封工序的有序、有效和稳定进行；

4）在本发明的混合罐中，搅拌机构及循环管的设置，一方面有效防止呈细小颗粒状的预混料沉淀，促进对苯二胺与有机溶剂混合均匀，进而增大两者的比表面积，增加对苯二胺与有机溶剂的接触概率，使得对苯二胺溶解完全；另一方面，使得溶解速度加快，减少对苯二胺溶解时间，这既有利于工业生产效率的提高，也有利于降低原材料生产单耗水平，节约原材料成本；

5）在本发明中，对苯二胺能够在有机溶剂中快速形成较高的溶解浓度，即大于5%。这不仅表示在相同溶解时间内，同样的溶剂量下，对苯二胺浓度更高，使得聚合反应体系能够完成更多聚合物的聚合，提高反应完成后的聚合物固含量，并能够在单位生产时间内得到更多的聚合物，提高生产效率，降低原材料成本。

这还表示在单位生产时间内，生产相等质量的聚合物时，能够使用更少的溶剂进行溶解。而聚合反应完成后的溶剂是需要通过聚合物洗涤、洗涤液回收、溶剂精馏等方式对其回收利用。即溶剂使用量的减少，也意味着洗涤成本、回收成本及精馏成本的降低；因此，本发明不仅能有效提高生产效率、降低原材料单耗水平，而且还可大幅降低其他生产成本；

6）在本发明中，通过完全密封的、对苯二胺熔融态的进料模式，可完全杜绝对苯二胺与空气（氧气和水分）的接触，可有效防止对苯二胺的氧化和吸水，进而保证后续产物聚合物分子量稳定及颜色稳定；

7）在本发明中，采用温度较低的有机溶剂对对苯二胺进行溶解，减少有机溶剂的挥发量，这不仅降低有机溶剂的损耗量，而且也减少由于高温有机溶剂而带来的安全隐患甚至事故；

8）在本发明中，通过对苯二胺储罐内温度（150～180℃，对苯二胺熔点为140℃）及微正压（5～25KPa）的控制，促使对苯二胺处于熔融态，并稳定、可控的进入至静态混合器中，对苯二胺储罐内环境的设置，为对苯二胺进入静态混合器中做准备工序；通过溶剂储罐内温度（40～80℃）及微正压（5～25KPa）的控制，同样是使有机溶剂稳定、可控的进入至静态混合器中，溶剂储罐内环境的设置，为有机溶剂进入静态混合器中做准备工序；

9）在本发明中，设置熔融态对苯二胺进料流量不超过有机溶剂进料流量的二分之一，且有机溶剂以压力大于0.4 MPa进入静态混合器中，有力保证在静态混合器中，熔融态PPDA与较低温度溶剂混合发生冷却凝固，产生细小微粒，并防止产生大块状的凝固体，并为混合罐中的完全溶解做准备工序；

10）在本发明中，控制混合罐内温度为50～90℃、搅拌机构转速为350～500rpm及微正压为5～25KPa，有效提高对苯二胺的溶解效率和质量，最终为芳纶1414连续聚合提供有效的前处理工序。

附图说明

图1为本发明中溶解方法流程示意图；

图2为本发明中结构逻辑连接示意图；

图3为本发明中静态混合器剖视图；

其中，1、对苯二胺储罐，101、釜底阀Ⅰ，102、输送泵Ⅰ进口阀，103、输送泵Ⅰ，104、输送泵Ⅰ出口阀，105、对苯二胺计量流量计，106、对苯二胺输送管自控阀，107、对苯二胺输送管；

2、溶剂储罐，201、釜底阀Ⅱ，202、输送泵Ⅱ进口阀，203、输送泵Ⅱ，204、输送泵Ⅱ出口阀，205、溶剂计量流量计，206、溶剂输送管自控阀，207、溶剂输送管；

3、静态混合器，301、对苯二胺进口，302、溶剂进口，303、预混料出口，304、混合腔，305、有机溶剂暂存腔，306、喷嘴，307、混料输送管；

4、混合罐，401、搅拌机构，402、釜底阀Ⅲ，403、输送泵Ⅲ进口阀，404、输送泵Ⅲ，405、输送泵Ⅲ出口阀，406、出料管阀门，407、出料管；

5、氮封装置，501、氮气罐，502、废气罐；

6、保温装置；

7、循环管，701、循环管阀门，702、取样。

具体实施方式

下面通过对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

如图2所示：一种用于芳纶1414连续聚合的对苯二胺溶解系统，包括用于储存精馏后处于熔融态的对苯二胺的对苯二胺储罐1、用于储存有机溶剂的溶剂储罐2、将对苯二胺与有机溶剂预混合的静态混合器3、将对苯二胺与有机溶剂再混合的混合罐4、用于对对苯二胺进行保温的保温装置6以及用于防止氧气和水分与对苯二胺接触而密封的氮封装置5，

对苯二胺储罐1通过对苯二胺输送管107与静态混合器3连接，溶剂储罐2通过溶剂输送管207与静态混合器3连接，静态混合器3通过混料输送管307与混合罐4连接；

保温装置6与对苯二胺储罐1、对苯二胺输送管107、静态混合器3及混料输送管307连接，完成对对苯二胺的保温工作，使对苯二胺处于熔融态，最终而溶解完全；保温装置6为现有成熟技术中的保温装置；

氮封装置5与对苯二胺储罐1、溶剂储罐2及混合罐4连接，利用氮气对对苯二胺进行氮封，而防止对苯二胺与氧气和水分接触。

实施例2

在实施例1的基础上，更进一步的，

所述氮封装置5包括氮气罐501和废气罐502，氮气罐501和废气罐502均与对苯二胺储罐1连接，氮气罐501、废气罐502及对苯二胺储罐1三者之间形成对对苯二胺氮封的氮气通路；

氮气罐501和废气罐502均与溶剂储罐2连接，氮气罐501、废气罐502及溶剂储罐2三者之间形成对有机溶剂氮封的氮气通路，进而防止有机溶剂带入氧气和水分进入静态混合器3中后，对对苯二胺产生影响，即间接的对对苯二胺进行密封；

氮气罐501和废气罐502均与混合罐4连接，氮气罐501、废气罐502及混合罐4三者之间形成对混料氮封的氮气通路，即间接的对对苯二胺进行密封，防止对苯二胺与氧气及水分接触，并有效提高对苯二胺溶解效率和质量，为芳纶1414连续聚合提供稳定、高质量的中间原料。

实施例3

在实施例1-2的基础上，更进一步的，

对苯二胺储罐1上的氮气进口与保温装置6连接，对苯二胺储罐1上的废气出口与保温装置6连接，有效防止氮气进口和废气出口由于熔融态对苯二胺挥发后凝固的晶体堵塞输送管。

如图3所示：静态混合器3上部设有对苯二胺进口301，中部设有溶剂进口302，下部设有预混料出口303，内部设有用于预混合的混合腔304；对苯二胺进口301设置在混合腔304上方，预混料出口303设置在混合腔304下方，预混料出口303与混料输送管307连接；静态混合器3中还设有与溶剂进口302连通的有机溶剂暂存腔305，有机溶剂暂存腔305一端与溶剂进口302连通，另一端设有喷嘴306，喷嘴306与混合腔304连通，溶剂进口302、有机溶剂暂存腔305及喷嘴306三者之间形成有机溶剂流通通道；且有机溶剂暂存腔305呈环状，并设置在混合腔304外侧。

混合罐4中设有搅拌机构401，搅拌机构401为现有成熟技术中的搅拌机构。混合罐4通过出料管407与下一工序连接；出料管407上连接有循环管7，循环管7一端与出料管407连接，另一端与混合罐4连接，混合罐4、出料管407与循环管7三者之间形成物料循环通路。

实施例4

在实施例1-3的基础上，更进一步的，

对苯二胺输送管107上设有釜底阀Ⅰ101、输送泵Ⅰ进口阀102、输送泵Ⅰ103、输送泵Ⅰ出口阀104、对苯二胺计量流量计105及受对苯二胺计量流量计105连锁控制的对苯二胺输送管自控阀106。

剂输送管上设有釜底阀Ⅱ201、输送泵Ⅱ进口阀202、输送泵Ⅱ203、输送泵Ⅱ出口阀204、溶剂计量流量计205及受溶剂计量流量计205连锁控制的溶剂输送管自控阀206。

出料管407上设有釜底阀Ⅲ402、输送泵Ⅲ进口阀403、输送泵Ⅲ404、输送泵Ⅲ出口阀405和出料管阀门406，循环管7上设有循环管阀门701和取样702阀。

实施例5

基于实施例1-4中的溶解系统，如图1所示，对苯二胺溶解方法，具体包括如下步骤：

A．将精馏后处于熔融态的对苯二胺保存于对苯二胺储罐1中，将有机溶剂保存于溶剂储罐2中，并向对苯二胺储罐1、溶剂储罐2和混合罐4中通入氮气，进行氮封保护，防止对苯二胺及有机溶剂与氧气和水分接触，进而提高原料质量；

对苯二胺储罐1、对苯二胺储罐1上的氮气进口及对苯二胺储罐1上的废气出口中温度均为150℃，控制在微正压为5KPa；溶剂储罐2中温度为40℃，控制在微正压为5KPa；

B．经对苯二胺输送管107将熔融态的对苯二胺输送至静态混合器3中，经溶剂输送管207将有机溶剂输送至静态混合器3中；在静态混合器3中，熔融态的对苯二胺与有机溶剂接触，形成细小、均匀的颗粒状预混料，比表面积越大，促进对苯二胺与有机溶剂在混合罐4中越容易溶解，即为下一工序的混合罐4中充分溶解做准备工作；其中，熔融态的对苯二胺进料流量不超过有机溶剂进料流量的二分之一，且有机溶剂以压力大于0.4 MPa进入静态混合器3中；

C．经混料输送管307将通过步骤B中所得的预混料以PPDA进料流量与有机溶剂进料量之和的流量输送至混合罐4中，控制混合罐4内温度为50℃、搅拌机构401转速为350rpm及微正压为5KPa，溶解对苯二胺，得到对苯二胺溶液，根据需求再将混料经出料管407输送至下一工序。

向静态混合器3中通入熔融态的对苯二胺之前，先按计量而向静态混合器3中通入有机溶剂，并经混料输送管307将有机溶剂输送至混合罐4中，直至有机溶剂覆盖混合罐4底部和混合罐4内搅拌机构401。有机溶剂覆盖搅拌机构401后，才能启用搅拌机构401搅拌，这样不仅能使搅拌机构401将物料进行搅拌，而且也能防止搅拌机构401受损；此外，有机溶剂覆盖混合罐4底部后，才能启用出料管407道上的泵，否则，泵将会损坏。且按操作章程顺序而言，应该先覆盖混合罐4底部后，混合罐4中有一定液位，即可启用泵进行循环，再覆盖搅拌机构401，启用搅拌机构401对物料进行搅拌。

基于本溶解方法，在混合罐4中，可以得到浓度为大于或等于5%的对苯二胺溶液。

所述有机溶剂包括NMP（N-甲基吡咯烷酮）、DMAC（N,N-二甲基乙酰胺）、HMPA（六甲基磷酰胺）或四甲基脲，以及包括助溶剂，助溶剂为CaCl₂（氯化钙）或LiCl（氯化锂）等。

实施例6

基于实施例5，本实施例区别在于：

在步骤A中，对苯二胺储罐1、对苯二胺储罐1上的氮气进口及对苯二胺储罐1上的废气出口中温度均为180℃，控制在微正压为25KPa；溶剂储罐2中温度为80℃，控制在微正压为25KPa；

在步骤B中，熔融态的对苯二胺以流量500 kg/h被输送至静态混合器3中，有机溶剂以流量1000kg/h被输送至静态混合器3中；有机溶剂以压力0.4 MPa进入静态混合器3中；

在步骤C中预混料以流量1500 kg/h输送至混合罐4中，控制混合罐4内温度为90℃、搅拌机构401转速为500rpm及微正压为25KPa。

实施例7

基于实施例5-6，本实施例区别在于：

在步骤A中，对苯二胺储罐1、对苯二胺储罐1上的氮气进口及对苯二胺储罐1上的废气出口中温度均为160℃，控制在微正压为10KPa；溶剂储罐2中温度为50℃，控制在微正压为10KPa；

在步骤B中，熔融态的对苯二胺以流量3000 kg/h被输送至静态混合器3中，有机溶剂以流量6000 kg/h被输送至静态混合器3中；有机溶剂以压力0.6 MPa进入静态混合器3中；

在步骤C中预混料以流量9000 kg/h输送至混合罐4中，控制混合罐4内温度为80℃、搅拌机构401转速为400rpm及微正压为10KPa。

实施例8

基于实施例5-7，本实施例区别在于：

在步骤A中，对苯二胺储罐1、对苯二胺储罐1上的氮气进口及对苯二胺储罐1上的废气出口中温度均为170℃，控制在微正压为20KPa；溶剂储罐2中温度为60℃，控制在微正压为20KPa；

在步骤B中，熔融态的对苯二胺以流量1500kg/h被输送至静态混合器3中，有机溶剂以流量4500kg/h被输送至静态混合器3中；有机溶剂以压力0.5 MPa进入静态混合器3中；

在步骤C中预混料以流量6000kg/h输送至混合罐4中，控制混合罐4内温度为85℃、搅拌机构401转速为480rpm及微正压为20KPa。

实施例9

一种用于芳纶1414连续聚合的对苯二胺溶解系统，包括对苯二胺储罐1、溶剂储罐2、静态混合器3、混合罐4、保温装置6和氮封装置5，以及根据实际需求而设置的输送管、输送泵、各类阀门和计量控制机构。对于对苯二胺溶解的方法，具体包括如下步骤：

A. 原料储存

将精馏后处于熔融态的对苯二胺保存于对苯二胺储罐1中，对苯二胺储罐1的压力维持在微正压为10KPa；有机溶剂保存于溶剂储罐2内，溶剂储罐2的压力维持在微正压为10KPa；同时，混合罐4的压力维持在微正压为10KPa；

在此过程中，对苯二胺储罐1、溶剂储罐2及混合罐4全程采用氮气保护，并保证对苯二胺储罐1、溶剂储罐2及混合罐4的压力不变；

B．混合罐4进料前的确认工作

确认所有阀门均处于关闭状态，确认混合罐4内搅拌机构401处于关闭状态，确认化工生产领域内常采用的保温装置6处于工作状态；并对对苯二胺储罐1、对苯二胺输送管107、对苯二胺涉及的输送泵、对苯二胺涉及的各阀门、对苯二胺涉及的流量计、静态混合器3等进行加热保温；

C. 溶剂与熔融态对苯二胺向混合罐4中进料

a）确定对苯二胺溶液浓度为5%；

b）预先设定溶剂计量流量计205的溶剂进料累计值为10000kg；

依次打开溶剂输送管207上的釜底阀及输送泵Ⅱ进口阀202，启动输送泵Ⅱ203，再依次打开输送泵Ⅱ出口阀204及溶剂输送管自控阀206，此时，溶剂计量流量计205开始对溶剂流量进行计量；溶剂通过静态混合器3进入混合罐4中；

c）溶剂进入混合罐4时，溶剂流量控制为5000kg/h，当溶剂将混合罐4内搅拌机构401及釜底彻底覆盖时（本实施例中溶剂进料累计值达到5000kg时，即可实现要求），依次打开釜底阀Ⅲ402及输送泵Ⅲ进口阀403，启动输送泵Ⅲ404，再依次打开输送泵Ⅲ出口阀405及循环管阀门701，此时混合罐4内物料开始循环；随后，启动混合罐4中搅拌机构401，开始搅拌；

d）调节溶剂流量为1500kg/h，经计算得出，浓度为5%的对苯二胺溶液需要526.3kg对苯二胺，因此，设定对苯二胺计量流量计105的对苯二胺进料累计值为526.3kg；

依次打开对苯二胺储罐1及输送泵Ⅰ进口阀102，启动输送泵Ⅰ103，再依次打开输送泵Ⅰ出口阀104及对苯二胺输送管自控阀106，此时，对苯二胺计量流量计105开始对对苯二胺流量进行计量；对苯二胺与溶剂在静态混合器3中混合，并最终进入混合罐4中；

e）对苯二胺流量控制为500kg/h，待对苯二胺进料累计值达到526.3kg时，受对苯二胺计量流量计105连锁控制的对苯二胺输送管自控阀106将自动关闭，以确保计量精确；并随即关闭输送泵Ⅰ出口阀104，并将输送泵Ⅰ103停止，随后关闭输送泵Ⅰ进口阀102及釜底阀Ⅰ101。至此，对苯二胺进料结束；

f) 对苯二胺进料结束后，调节溶剂流量至5000kg/h；待溶剂进料累计值达到10000kg时，受溶剂计量流量计205连锁控制的溶剂输送管自控阀206将自动关闭，以确保计量精确；并随即关闭输送泵Ⅱ出口阀204，并将输送泵Ⅱ203停止，随后关闭输送泵Ⅱ进口阀202及釜底阀Ⅱ201。至此，溶剂进料结束；

g)溶剂进料结束后，仍保持混合罐4自循环及搅拌，即继续保持混合，直至对苯二胺完全溶解，随后可以打开出料管阀门406，将对苯二胺溶液输送至下一道工序；

对苯二胺溶液可根据需要，定时在取样702阀上取样702，并对对苯二胺溶液样本进行分析、检测，检查溶液外观及溶解情况。

据统计，经上述配制及混合的过程，仅需要2.74h的配制时间及4h的持续循环搅拌时间；经取样702阀取样702，检测后得出对苯二胺溶液中无对苯二胺微小颗粒，且对苯二胺溶液颜色呈无色透明状，没有任何氧化的痕迹。

实施例10

基于上述实施例5，采用本技术方案中的溶解系统，对对苯二胺溶解方法中的控制因素为研究对象，对本技术方案做进一步说明。

一、以固态对苯二胺和熔融态对苯二胺为原料，分别进行混合溶解以配制浓度为5%的对苯二胺溶液，并统计混合溶解过程中微小颗粒质量比（其中，微小颗粒质量比的定义为，对实验样本过滤后，对苯二胺微小颗粒占对苯二胺总质量的百分比），所得结果如下表1所示，并得知：采用静态混合器的熔融态对苯二胺溶解完全。

二、以熔融态对苯二胺为原料，不采用静态混合器与采用静态混合器为对照，分别进行混合溶解以配制浓度为5%的对苯二胺溶液，并统计混合溶解过程中微小颗粒质量比，所得结果如下表2所示，并得知：采用静态混合器使得苯二胺溶解完全。

三、以固态对苯二胺和熔融态对苯二胺为原料，分别进行混合溶解以配制浓度为5%的对苯二胺溶液，并观察及统计混合溶解过程中溶液颜色，所得结果如下表3所示，并得知：在采用静态混合器的熔融态对苯二胺的溶解过程中，被有效阻止了氧化（溶液颜色越深，说明对苯二胺被氧化越严重）。

四、以熔融态对苯二胺为原料，不采用静态混合器与采用静态混合器为对照，分别进行混合溶解以配制浓度为5%的对苯二胺溶液，并观察及统计混合溶解过程中溶液颜色，所得结果如下表4所示，并得知：采用静态混合器，使得熔融态对苯二胺在溶解过程中被有效阻止了氧化。

五、分别配制浓度为5%、6%、7%、8%、9%及10%的对苯二胺溶液，并以固态对苯二胺直接加入混合罐、熔融态对苯二胺不采用静态混合器以及熔融态对苯二胺采用静态混合器这三种方式，进行对苯二胺的混合溶解，并统计完全混合溶解时间，所得结果如下表5所示，并得知：随着对苯二胺溶液浓度的增大，对苯二胺完全溶解的时间增加；在三种方式中，以熔融态对苯二胺为原料，采用静态混合器进行混合溶解的时间最短，而固态对苯二胺原料直接加入混合罐进行混合溶解的时间最长。

六、将溶解时间分别设定为3小时、4小时、5小时、6小时、7小时及8小时，再采用固态对苯二胺直接加入混合罐、熔融态对苯二胺不采用静态混合器以及熔融态对苯二胺采用静态混合器这三种方式，且对苯二胺为过量加入，然后，统计对苯二胺实际溶解后的溶液浓度，所得结果如下表6所示，并得知：以熔融态对苯二胺为原料，采用静态混合器进行混合溶解的对苯二胺浓度最大，即对苯二胺溶解更为彻底。

七、分别采用固态对苯二胺直接加入混合罐、熔融态对苯二胺不采用静态混合器以及熔融态对苯二胺采用静态混合器三种方式，并统计后续产物芳纶1414聚合物及芳纶1414纤维的性能指标，所得结果如下表7-8所示，并得知：以熔融态对苯二胺原料，采用静态混合器预混合后再进行混合罐再混合溶解的方式，所制备的后续产物性能最好。

Claims (9)

1.一种用于芳纶1414连续聚合的对苯二胺溶解系统，其特征在于，包括用于储存精馏后处于熔融态的对苯二胺的对苯二胺储罐（1）、用于储存有机溶剂的溶剂储罐（2）、将对苯二胺与有机溶剂预混合的静态混合器（3）、将对苯二胺与有机溶剂再混合的混合罐（4）、用于将对苯二胺进行保温的保温装置（6）以及用于将对苯二胺进行氮封的氮封装置（5），

所述对苯二胺储罐（1）通过对苯二胺输送管（107）与静态混合器（3）连接，溶剂储罐（2）通过溶剂输送管（207）与静态混合器（3）连接，静态混合器（3）通过混料输送管（307）与混合罐（4）连接；

所述保温装置（6）与对苯二胺储罐（1）、对苯二胺输送管（107）、静态混合器（3）及混料输送管（307）连接；

所述氮封装置（5）与对苯二胺储罐（1）、溶剂储罐（2）及混合罐（4）连接；

所述静态混合器（3）上部设有对苯二胺进口（301），中部设有溶剂进口（302），下部设有预混料出口（303），内部设有用于预混合的混合腔（304）；对苯二胺进口（301）设置在混合腔（304）上方，预混料出口（303）设置在混合腔（304）下方，预混料出口（303）与混料输送管（307）连接；

静态混合器（3）中还设有与溶剂进口（302）连通的有机溶剂暂存腔（305），有机溶剂暂存腔（305）一端与溶剂进口（302）连通，另一端设有喷嘴（306），喷嘴（306）与混合腔（304）连通，溶剂进口（302）、有机溶剂暂存腔（305）及喷嘴（306）三者之间形成有机溶剂流通通道。

2.根据权利要求1所述的用于芳纶1414连续聚合的对苯二胺溶解系统，其特征在于，所述氮封装置（5）包括氮气罐（501）和废气罐（502），氮气罐（501）和废气罐（502）均与对苯二胺储罐（1）连接，氮气罐（501）、废气罐（502）及对苯二胺储罐（1）三者之间形成将对苯二胺氮封的氮气通路；

氮气罐（501）和废气罐（502）均与溶剂储罐（2）连接，氮气罐（501）、废气罐（502）及溶剂储罐（2）三者之间形成对有机溶剂氮封的氮气通路；

氮气罐（501）和废气罐（502）均与混合罐（4）连接，氮气罐（501）、废气罐（502）及混合罐（4）三者之间形成对混料氮封的氮气通路。

3.根据权利要求2所述的用于芳纶1414连续聚合的对苯二胺溶解系统，其特征在于，所述对苯二胺储罐（1）上的氮气进口与保温装置（6）连接，对苯二胺储罐（1）上的废气出口与保温装置（6）连接。

4.根据权利要求1所述的用于芳纶1414连续聚合的对苯二胺溶解系统，其特征在于，所述混合罐（4）连接有出料管（407），出料管（407）上连接有循环管（7），循环管（7）一端与出料管（407）连接，另一端与混合罐（4）连接，混合罐（4）、出料管（407）与循环管（7）三者之间形成物料循环通路。

5.一种根据权利要求1-4中任意一项所述的用于芳纶1414连续聚合的对苯二胺溶解系统的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：

A．将精馏后处于熔融态的对苯二胺保存于对苯二胺储罐（1）中，将有机溶剂保存于溶剂储罐（2）中，并向对苯二胺储罐（1）、溶剂储罐（2）和混合罐（4）中通入氮气，进行密封；

B．经对苯二胺输送管（107）将熔融态的对苯二胺输送至静态混合器（3）中，经溶剂输送管（207）将有机溶剂输送至静态混合器（3）中；在静态混合器（3）中，熔融态的对苯二胺与有机溶剂接触混合，形成预混料；其中，熔融态的对苯二胺进料流量不超过有机溶剂进料流量的二分之一，且有机溶剂以压力大于0.4 MPa进入静态混合器（3）中；

C．经混料输送管（307）将通过步骤B中所得的预混料输送至混合罐（4）中，其中，预混料进料流量为熔融态的对苯二胺进料流量与有机溶剂进料量之和；控制混合罐（4）内温度为50～90℃、搅拌机构（401）转速为350～500rpm及微正压为5～25KPa，溶解对苯二胺，得对苯二胺溶液。

6.根据权利要求5所述的用于芳纶1414连续聚合的对苯二胺溶解系统的使用方法，其特征在于，在向静态混合器（3）中通入熔融态的对苯二胺之前，先按计量向静态混合器（3）中通入有机溶剂，并经混料输送管（307）将有机溶剂输送至混合罐（4）中，直至有机溶剂覆盖混合罐（4）底部和混合罐（4）内搅拌机构（401）。

7.根据权利要求5所述的用于芳纶1414连续聚合的对苯二胺溶解系统的使用方法，其特征在于，在步骤A中，对苯二胺储罐（1）、对苯二胺储罐（1）上的氮气进口及对苯二胺储罐（1）上的废气出口中温度均为150～180℃，控制在微正压为5～25KPa；溶剂储罐（2）中温度为40～80℃，控制在微正压为5～25KPa。

8.根据权利要求5或7所述的用于芳纶1414连续聚合的对苯二胺溶解系统的使用方法，其特征在于，熔融态的对苯二胺以流量500～3000 kg/h被输送至静态混合器（3）中，有机溶剂以流量1000～6000 kg/h被输送至静态混合器（3）中；预混料以流量1500～9000 kg/h被输送至混合罐（4）中。

9.根据权利要求5所述的用于芳纶1414连续聚合的对苯二胺溶解系统的使用方法，其特征在于，在步骤B中，所述有机溶剂以压力0.4～0.6 MPa进入静态混合器（3）中。

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